内因
反应物本身的结构:反应物的化学性质、分子结构和化学键的强弱决定了其反应的活泼性。例如,碱金属与水反应迅速,而氮气与氢气合成氨的反应则较为缓慢。
外因
浓度
增大反应物浓度,单位体积内的活化分子数增加,分子间碰撞频率增大,从而加快反应速率。对于纯固体或液体,其表面积的增加也会影响反应速率,因为它们与反应物接触的表面积增大。
压强
对于气体反应,增加压强相当于增大了反应物的浓度,导致碰撞频率增加,反应速率加快。但如果在恒容条件下加入惰性气体,反应物的分压不变,反应速率不变。
恒压下加入惰性气体,实际反应物浓度降低,反应速率减慢。
温度
温度升高,反应物分子的平均动能增加,活化分子比例增大,同时碰撞频率提高,显著加快反应速率。通常,温度每升高10°C,反应速率可增加2到4倍。
催化剂
催化剂通过参与反应并改变其路径,降低活化能,增加有效碰撞的频率,从而加速反应,但催化剂本身在反应前后质量和化学性质保持不变。
物理状态和表面积
固体反应物的表面积越大,与反应物接触的机会越多,反应速率越快。例如,粉碎固体可以增加其表面积,从而加快反应。
其他因素
光照、超声波、放射性等物理因素也能影响特定反应的速率。
形成原电池可以加速氧化还原反应。
压力对非气体反应的影响较小,除非它影响到反应物的状态或表面积。
碰撞理论解释
根据碰撞理论,化学反应速率取决于反应物分子的有效碰撞频率。只有当分子具有足够的能量(超过激活能)且正确对齐时,碰撞才被认为是有效的,能够导致化学反应。任何增加活化分子比例或碰撞频率的因素都会增加反应速率。
这些因素共同作用,决定了化学反应的快慢,理解这些原理对于控制和优化化学过程至关重要。
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